KR101345548B1 - 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템 및 그 방법이 개시된다. 호흡량 측정 시스템은 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부; 상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부를 포함한다.

Description

바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템 및 그 방법{RESPIRATION MEASUREMENT SYSTEM FOR NEEDLE INSERTION TYPE OPERATION AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 진단용 또는 치료용 바늘을 인체에 삽입하는 시술에 응용하기 위하여 호흡에 따른 임피던스 변화를 통해 호흡량을 측정할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인간의 생체 임피던스와 호흡이 상관관계가 있다는 사실은 다양하게 여러 분야에서 응용되고 있다. 임피던스를 측정하여 호흡과 관련이 있는 심폐의 기능을 측정하거나, 시간과 주파수에 따른 임피던스의 변화를 재구성하여 영상화한 전기적 임피던스 단층촬영(Electrical impedance tomography)으로 호흡과 심관련 임피던스 변화를 측정하는 기술 등이 연구되고 있다. 그 외 임피던스로 호흡을 알아내어 폐의 용적을 측정한다든지, 폐기능 모니터링 장치를 만드는데 응용한다든지, 임피던스로 발성의 에너지원인 호흡을 측정하여 발성 장애를 판단하는데 사용하는 등 다양하게 응용이 되고 있다.
한편, 진단이나 치료를 위해 바늘을 인체에 직접 삽입하는 시술에는 질병의 진단을 위해 종양 등의 질병 부위에 직접 바늘을 찔러 넣어 조직을 채취하는 생검(Biopsy)이나 특수 전극바늘을 질병 부위에 찔러 넣어 고주파를 발사하여 질병 부위를 괴사시키는 고주파 절제술(Radio Frequency Ablation)이 있다. 이 외에도 인체에 바늘을 주입하여 질병 부위에 직접 약물을 주입한다든지, 질병 부위를 얼리는 치료 방법 등이 있다. 이때 사용되는 바늘은 다양한 모양을 가질 수 있다. 예컨대, 바늘의 끝이 핀셋 모양이나 갈고리 모양을 하고 있어 조직을 채취하기 유리한 구조를 하고 있거나, 고주파로 조직을 괴사시키기에 유리한 뭉뚝한 구조이거나, 약물을 주입하기 유리한 관 형태의 뾰족한 바늘일 수 있다.
이러한 질병의 진단이나 치료 목적으로 인체에 바늘을 삽입하는 시술은 도 1에 도시한 바와 같이 바늘(103)을 눈으로 볼 수 없는 체내의 질병 부위(102)까지 찔러 넣어야 하므로 바늘(103)이 타겟이 되는 질병부위(102)로 정확하게 들어가는 것이 아주 중요하다. 특히, 과녁이 작을수록 적중 확률이 떨어지듯이 질병 부위(102)가 작을 때는 질병 외 부분에 바늘(103)을 찌르게 될 확률이 높아져 타겟팅의 정확도가 더 중요하다. 더욱이, 이렇게 질병 부위(102)가 작을 때는 질병 부위(102)를 절개하는 것보다는 바늘(103)을 찔러 질병 부위(102)를 직접 치료를 하는 것이 더 유리함에도 불구하고, 질병 부위(102)의 정확한 타겟팅이 어려워 절개를 해야 하는 일이 발생하기도 한다. 따라서 의사는 질병 부위(102)로 정확한 타겟팅을 하기 위해서 영상진단장치를 이용하여 바늘(103)이 주입될 타겟이 되는 부위의 위치를 미리 포지셔닝(positioning) 하고 X-ray 영상(101)을 통해 바늘(103)이 원하는 위치로 삽입되고 있는지를 확인하면서 질병 부위(102)까지 타겟팅 해 나간다.
그러나 이러한 의료행위에는 몇 가지 문제점이 있다.
첫째는 의사가 질병부위로 타겟팅을 하는데 정확도를 방해하는 변수가 여러 가지가 있다는 것이다. 크게는 환자의 호흡에 의해 바늘의 위치에 영향을 줄 수 있다는 것과 환자가 움찔한다거나 경련이 일어난다는 등의 움직임에 의해 환자의 위치가 변하게 되어 타겟의 위치에 영향을 줄 수 있다는 것이다. 환자의 들숨과 날숨에 따라 움직이게 되는 몸통은 환자가 숨을 쉼에 따라 시술하는 동안 바늘도 같이 움직여 바늘이 타겟하는 위치가 미리 포지셔닝 한 위치와 조금씩 달라 질 수 있다는 것이다. 현재의 의료기술은 이러한 문제점을 해결하기 위해 의사가 타겟이 되는 질병 부위를 미리 포지셔닝 할 때 일정한 호흡량을 기준(예를 들어, 호흡이 70%인 수준)으로 포지셔닝 하게 되며, 몸통에 바늘이 꽂혀있는 상태에서 숨에 의해 바늘이 같이 움직이더라도 미리 설정된 호흡량(호흡이 70%인 수준)과 동일 수준의 호흡량에 도달했을 때 타겟팅을 함으로써 바늘의 질병 부위로의 접근의 정확도를 높이려 하고 있다. 그러나 여기에서 환자가 도달해야 하는 일정한 호흡량 수준이라는 것은 호흡을 하는 환자의 느낌과 시술하는 의사의 경험에 의존하게 된다. 즉 환자가 요구되는 수준의 호흡량에 도달하도록 의사가 자신의 경험에 비추어 가이드를 주고, 환자는 이에 따라 자신의 호흡을 조절하게 되는 것이다. 그러나 객관적인 지표 없이 의사의 경험을 바탕으로 감각적으로 호흡량을 조절하거나 환자의 주관적인 느낌으로 호흡량을 조절하는 것은 어려울 수 밖에 없으며 그 정확도는 떨어질 수 밖에 없다. 또한 시술 시간 동안 바늘의 삽입에 의해 움찔 한다거나 예상치 못한 경련이 있다거나 하는 등의 변수에 의해 환자의 몸 전체의 위치가 변할 수 있으며 이렇게 되면 미리 포지셔닝 한 타겟의 위치에 영향을 줄 수밖에 없다. 환자의 위치가 바뀌면 타겟팅 중이던 바늘의 타겟의 위치에 영향을 주어 정확도가 떨어지게 되는 것이다.
둘째는 다수의 환자를 상대해야 하는 의사의 방사능 노출이다. 질병 부위로의 타겟팅의 정확도를 확보하기 위해 X-ray로 확인을 하면서 바늘을 삽입하는 의사는 여러 명의 환자를 돌봐야 하기 때문에 방사능 피폭 수준이 높을 수 밖에 없게 되는 것이다.
따라서, 환자에게 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 환자의 객관적인 호흡량을 확인해 줄 수 있는 기술이 필요하다.
간단한 임피던스 측정을 통해 환자의 객관적인 호흡량을 확인할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다.
진단용 또는 치료용 바늘을 인체에 삽입하는 시술을 할 때에 타겟 부위에 바늘이 정확하게 삽입되도록 하는 기준으로서 환자의 호흡량을 활용할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부; 상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부를 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템을 제공한다.
상기 정보 출력부는 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 출력할 수 있다.
상기 정보 출력부는 상기 대상체의 호흡량을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력할 수 있다.
상기 정보 출력부는 상기 대상체의 호흡량을 상기 화면으로 표시하는 경우 상기 대상체의 호흡량을 그래프 형태로 표시하되, 상기 대상체의 호흡량에 대한 목표 범위의 영역(band)을 상기 그래프 상에 표시할 수 있다.
상기 정보 출력부는 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간을 출력할 수 있다.
상기 호흡량 측정부는 상기 임피던스 측정부에서 측정 중인 임피던스의 기저선(baseline)이 변하는 경우 상기 기저선을 보정하는 기저선 보정부를 포함할 수 있다.
상기 호흡량 측정부는 상기 측정된 임피던스로 상기 대상체의 호흡 주기를 산출하는 호흡주기 산출부를 포함하여, 상기 호흡 주기를 통해 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 임피던스 측정부는 상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정할 수 있다.
상기 임피던스 측정부는 상기 대상체의 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정할 수 있다.
상기 임피던스 측정부는 상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극과 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정할 수 있다.
바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템은 상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 움직임 감지부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 정보 출력부는 상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 출력할 수 있다.
상기 움직임 감지부는 상기 대상체를 촬영하는 카메라의 영상을 이용하여 상기 대상체의 움직임을 감지할 수 있다.
바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템은 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치와 연동하고, 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 정보 전달부를 더 포함할 수 있다.
바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템은 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치; 및 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 정보 전달부를 더 포함할 수 있다.
바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템은 상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 움직임 감지부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 정보 전달부는 상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계; 상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계를 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 환자의 호흡에 따른 정확도 확보를 위해 호흡에 따른 임피던스 변화를 측정하여 이를 기초로 환자의 호흡 주기를 판단함으로써 진단이나 치료를 위해 인체에 바늘을 삽입하는 시술을 할 때 필요한 정보로서 환자의 객관적인 호흡량 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 환자의 호흡에 따른 임피던스를 간단히 측정하여 환자의 호흡량을 객관적으로 파악하여 의사가 미리 포지셔닝 한대로 체내 조직까지 정확하게 바늘을 타겟팅 할 수 있게 됨으로써 시술이 원하는 방향으로 진행되는지 확인하기 위해 찍는 영상 촬영 횟수를 현저히 줄일 수 있다. 따라서, 의사의 방사능 피폭의 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 시술 시간을 줄일 수 있고 시술 시간의 단축으로 장시간 시술에 의한 후유증을 최소화 할 수 있다.
도 1은 진단용 또는 치료용 바늘을 인체에 삽입하는 시술 시에 타겟 부위 및 바늘의 위치를 확인하기 위한 단층 영상의 예시 화면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 호흡에 따른 인피던스 변화로부터 정확한 호흡량을 측정하는 호흡량 측정 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 호흡에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 호흡에 따른 인피던스 변화로부터 정확한 호흡량을 측정하는 호흡량 측정 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 호흡에 따른 임피던스 변화를 측정하여 진단용 또는 치료용 바늘을 인체에 삽입하는 시술에 이용하고자 한다. 본 실시예에서는 대상체의 호흡에 따른 정확도 확보를 위해 호흡에 따른 임피던스 변화를 측정하여 이를 기초로 환자의 호흡 주기를 판단함으로써 진단용 또는 치료용 바늘을 인체에 삽입하는 시술(이하, '바늘 삽입형 시술'이라 칭함)을 하고자 할 때에 필요한 정보로서 환자의 객관적인 호흡량 정보를 제공할 수 있는 호흡량 측정 시스템을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 호흡에 따른 인피던스 변화로부터 정확한 호흡량을 측정하는 호흡량 측정 시스템(200)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템(200)은 임피던스 측정부(210), 호흡량 측정부(220), 정보 출력부(230), 움직임 감지부(250), 및 정보 전달부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
임피던스 측정부(210)는 대상체(이하, '환자'라 칭함)의 호흡에 따른 생체 임피던스를 측정하는 역할을 수행한다. 임피던스 측정부(210)는 몸통에 전극(203~206)이 부착된 환자가 호흡함에 따라 전극(203~206)을 통해 환자 몸통의 생체 임피던스를 측정할 수 있으며, 도 3과 같이 호흡에 따른 임피던스 변화 그래프를 실제로 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 몸의 길이 방향(longitudinal) 또는 등배(dorsal-ventral) 방향 중 어느 하나의 방향으로 전극(203~206)을 부착하여 환자 몸통의 생체 임피던스를 측정하는 것이 가능하다. 또한, 길이 방향과 등배 방향에 복합적으로 전극(203~206)을 부착하거나 그 이상 여러 방향의 위치에 부착하여 입체적으로 임피던스를 측정하는 것 또한 가능하다. 여기서, 길이 방향으로 전극을 부착한다는 것은 인체의 키 방향으로 전극을 부착하는 것을 의미하며, 예컨대 쇄골(201)과 배꼽(202)에 각각 전극(203, 204)을 부착하는 것이다. 한편, 등배 방향으로 전극을 부착한다는 것은 몸통의 배가 있는 앞부분과 등이 있는 뒷부분에 각각 전극(205, 206)을 부착하는 것을 의미한다. 본 발명의 일 예로, 임피던스 측정을 위해 20㎑의 주파수를 사용하며, 좌측 쇄골(201)과 겨드랑이 사이, 그리고 배꼽(202) 부위에 각각 전극(203~206)을 붙여서 사용할 수 있다. 이는 일 실시예에 불과하며, 본 발명에서는 인체의 호흡 상태를 잘 측정할 수 있는 회로와 주파수, 및 임피던스 측정을 위해 인체에 부착하는 전극의 최적 위치에 대한 다양한 실시예를 더 포함할 수 있다.
호흡량 측정부(220)는 임피던스 측정부(210)에서 측정된 임피던스에 따라 환자의 호흡량을 측정하는 역할을 담당한다. 생체 임피던스를 이용하여 호흡량을 측정하기 위해서는 기 공지된 기술 중 적어도 하나의 기술을 이용할 수 있다. 그리고, 호흡량 측정부(220)는 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 목표 범위는 바늘 삽입형 시술을 행하는 의사 등이 바늘을 삽입할 타겟 부위의 위치를 포지셔닝 할 때 설정한 목표 호흡량으로, 바늘의 타겟팅 정확도를 보장할 수 있는 범주의 호흡량을 의미할 수 있다. 본 실시예에서는 바늘 삽입형 시술 시에 바늘을 환자의 타겟 부위에 삽입하는 것의 정확도를 높이기 위한 정보로서 환자의 호흡량을 활용할 수 있다.
더 나아가, 호흡량 측정부(220)는 기저선 보정부(221)와, 호흡주기 산출부(223)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 기저선 보정부(221)는 임피던스 측정부(210)에서 측정 중인 임피던스의 기저선이 변하는 경우 상기 임피던스 기저선을 보정하는 역할을 하게 된다. 즉, 기저선 보정부(221)에 의해 환자의 움직임이 있는 경우 이에 따른 측정 임피던스 기저선의 변동을 보정할 수 있다. 시술 중에 환자의 미동에 의해서 측정 임피던스 기저선에 변동이 발생할 수 있다. 이와 같이 측정 임피던스 기저선이 변동하게 되면 미리 설정된 범위에 맞지 않게 되어 정확한 위치를 결정할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 경우에 기저선을 일정한 값으로 유지시켜 주는 회로를 이용하여 호흡에 따른 변화량만 추출하는 것이 가능하도록 한다. 또한, 호흡주기 산출부(223)는 임피던스 측정부(210)에서 측정된 임피던스를 기반으로 환자의 호흡주기를 산출하고, 산출된 호흡주기를 통해 환자의 상태가 안정적인지를 판단하는 것이 가능하다. 즉, 호흡량 측정부(220)에서는 호흡주기 산출부(223)에서 측정된 호흡 주기를 통해 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 시술하는 중에 환자는 심적 스트레스 등으로 인해 불안정한 호흡을 하게 되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우에 호흡이 안정적이지 않음을 표시해주는 것이 가능하다. 또한, 호흡량 측정부(220)는 호흡 주기 등을 이용하여 환자의 호흡량이 사전에 설정된 목표 범위에 도달하는 데에 소요되는 소요 시간을 예측할 수 있다.
정보 출력부(230)는 호흡량 측정부(220)에서 측정된 환자의 호흡량을, 환자를 대상으로 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 제공하는 역할을 수행한다. 정보 출력부(230)는 환자의 현재 호흡량과 현재 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력할 수 있다. 즉, 정보 출력부(230)는 환자의 현재 호흡량이 목표 호흡량에 도달되는 때에 해당 정보를 음성이나 화면으로 출력해 주는 것이 가능하다. 일 예로, 정보 출력부(230)는 환자의 호흡량을 화면으로 표시하는 경우 환자의 호흡량을 그래프 형식으로 출력할 수 있으며, 해당 그래프 상에 사전에 설정된 목표 범위를 밴드 형태로 표시할 수 있다. 다른 예로, 정보 출력부(230)는 환자의 호흡량을 음성으로 출력하는 경우 현재 호흡량이 목표 범위에 도달하기 이전에 일정 시간 후에 목표 범위에 도달할 것이라는 알람을 제공할 수 있다. 즉, 바늘 삽입형 시술을 행하는 의사에게 환자의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간을 음성으로 알려주어 의사가 타겟팅을 위한 준비를 할 수 있도록 한다.
움직임 감지부(250)는 환자의 움직임을 감지하여 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 역할을 한다. 본 발명에서는 경련 등에 의해 환자가 움직이면 관성에 의해 타겟의 상대적 위치가 변하게 되어 사전에 포지셔닝 한 위치가 달라지게 되므로 환자 몸 전체의 위치 변화에 따른 정확도 확보를 위해 타겟 부위의 이동 거리를 계산하여 타겟 부위의 위치에 관한 정보를 보정할 수 있다. 움직임 감지부(250)는 환자를 촬영하는 카메라(240)의 영상을 이용하여 환자의 움직임을 감지할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 마커(marker)(207)를 환자의 타겟 부위(208)와 인접한 위치에 부착한 후 카메라(240)로 마커(207)를 부착한 환자를 모니터링 하다가 마커(207)의 움직임이 감지되면 마커(207)가 움직인 이동 거리를 이용하여 달라진 타겟 부위의 상대적 위치 변화를 확인할 수 있다. 이때, 정보 출력부(230)에서는 환자의 움직임에 의해 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 바늘 삽입형 시술을 행하는 의사가 인지할 수 있도록 음성이나 화면으로 출력할 수 있다.
정보 전달부(260)는 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보, 및 환자의 움직임에 따라 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를, 바늘을 환자의 타겟 부위에 직접 삽입하는 바늘 삽입 장치(270)로 전달하는 역할을 한다. 이때, 바늘 삽입 장치(270)는 호흡량 측정 시스템(200)의 일부 구성으로서 호흡량 측정 시스템(200)에 포함되어 구성되거나, 호흡량 측정 시스템(200)과 별도의 구성으로서 호흡량 측정 시스템(200)와 연동 가능하도록 구성될 수 있다. 이에, 바늘 삽입 장치(270)는 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보, 및 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 바탕으로 환자의 타겟 부위에 보다 정확하게 바늘을 삽입할 수 있다.
상기한 구성의 호흡량 측정 시스템(200)에서는 바늘 삽입형 시술의 정확도 확보를 위하여 환자의 객관적인 호흡량 측정과 환자의 움직임 감지를 통해 환자의 호흡량이 목표 범위에 도달하였는지, 그리고 환자의 움직임에 의해 타겟 부위가 얼마나 이동하였는지 등의 정보를 시술을 행하는 의사는 물론, 자동화 된 바늘 삽입 장치(270)로 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 호흡에 따른 인피던스 변화로부터 정확한 호흡량을 측정하는 호흡량 측정 방법을 도시한 순서도이다. 일 실시예에 따른 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법은 도 2를 통해 설명한 호흡량 측정 시스템에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
단계(410)에서 호흡량 측정 시스템은 환자의 호흡에 따른 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 이때, 호흡량 측정 시스템은 환자의 길이 방향으로 부착된 전극, 및 환자의 등배 방향으로 부착된 전극 중 적어도 하나의 전극을 통해 환자 몸통의 생체 임피던스를 측정할 수 있다.
단계(420)에서 호흡량 측정 시스템은 단계(410)에서 측정된 임피던스에 따라 환자의 객관적인 호흡량을 측정할 수 있다. 이때, 호흡량 측정 시스템은 측정 중인 임피던스 기저선이 변하는 경우 측정 임피던스 기저선을 일정 값으로 보정할 수 있다. 더욱이, 호흡량 측정 시스템은 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 목표 범위는 바늘 삽입형 시술을 행하는 의사 등이 바늘을 삽입할 타겟 부위의 위치를 포지셔닝 할 때 설정한 목표 호흡량을 의미할 수 있다. 또한, 호흡량 측정 시스템은 임피던스를 기반으로 환자의 호흡주기를 산출하여 산출된 호흡주기를 통해 환자의 상태가 안정적인지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 호흡량 측정 시스템은 호흡 주기 등을 이용하여 환자의 호흡량이 사전에 설정된 목표 범위에 도달하는 데에 소요되는 소요 시간을 예측할 수 있다.
단계(430)에서 호흡량 측정 시스템은 바늘 삽입형 시술 시에 이용 가능한 정보로서, 환자의 현재 호흡량, 환자의 현재 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보, 환자의 상태가 안정적인지에 관한 정보, 그리고 환자의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간 중 적어도 하나의 정보를 출력할 수 있다. 호흡량 측정 시스템은 상기한 정보들을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력할 수 있다. 이때, 호흡량 측정 시스템은 환자의 호흡량을 화면으로 표시하는 경우 환자의 호흡량을 그래프 형식으로 표시하되, 환자의 호흡량에 대한 목표 범위의 영역을 그래프 상에 표시할 수 있다. 또한, 호흡량 측정 시스템은 환자의 호흡량을 음성으로 출력하는 경우 환자의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간을 알람 형태로 출력할 수 있다.
더 나아가, 호흡량 측정 시스템은 환자의 움직임을 감지하여 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산할 수 있다. 일 예로, 호흡량 측정 시스템은 카메라로 마커가 부착된 환자를 모니터링 하다가 마커의 움직임이 감지되면 마커가 움직인 이동 거리를 이용하여 달라진 타겟 부위의 상대적 위치 변화를 확인할 수 있다. 이때, 호흡량 측정 시스템은 환자의 움직임에 의해 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 바늘 삽입형 시술을 행하는 의사가 인지할 수 있도록 음성이나 화면으로 출력할 수 있다.
그리고, 호흡량 측정 시스템은 환자의 타겟 부위에 바늘을 삽입하기 위한 자동화 된 바늘 삽입 장치를 일부 구성 요소로 포함하거나, 별개로 구성된 바늘 삽입 장치와 연동할 수 있다. 이에, 호흡량 측정 시스템은 바늘 삽입 장치가 환자의 타겟 부위에 바늘을 보다 정확하게 삽입할 수 있도록 환자의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보, 및 환자의 움직임에 따라 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 바늘 삽입 장치로 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 환자의 임피던스를 간단히 측정하여 호흡량을 객관적으로 파악하게 됨으로써 바늘 삽입형 시술과 관련된 기술 분야에서 오랫동안 의사의 감각적인 기술에 의존한 채로 남아있던 문제를 해결할 수 있다. 바늘 삽입형 시술에 사용되는 바늘이나 바늘을 찔러 넣을 때 사용되는 건(gun) 등과 관련된 기구적인 분야에서는 다양한 기술과 기구들이 개발되고 있음에도 불구하고 기존에는 호흡을 객관화하는 부분에 대해서 해결되지 못한 채 의사의 시술 기술에 의존하고 있었던 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 환자의 임피던스를 간단히 측정하여 환자의 호흡량을 객관적으로 파악하여 의사가 미리 포지셔닝 한대로 타겟이 되는 체내 조직까지 정확하게 바늘을 타겟팅 할 수 있게 되어, 시술이 원하는 방향으로 진행되는지 확인을 위해 찍는 X-ray 촬영 횟수를 종래보다 줄일 수 있어 의사의 방사능 피폭의 위험을 줄일 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 시술 시간을 단축시킬 수 있어 시술 시간이 길어짐에 따라 발생 가능성이 높은 후유증(폐에 기흉이 생기는 등)을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 더 이상 인간의 감각이나 경험에 의존하지 않고 상기와 같이 간단히 임피던스를 측정하여 정확하게 바늘을 타겟팅 할 수 있도록 하여 인간이 아닌 로봇 등 기계 장치가 환자의 호흡이 미리 설정된 범위에 속하는 수준이 될 때에 자동으로 바늘을 환자의 질병 부위로 삽입할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면 경련 등에 의한 환자 몸 전체가 이동하게 되는 경우에 타겟의 위치 보정에 관한 정보를 로봇 등 기계장치에 보내 보정된 위치에서 바늘을 삽입하도록 지원할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 또한, 상술한 파일 시스템은 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200: 호흡량 측정 시스템
210: 임피던스 측정부
220: 호흡량 측정부
230: 정보 출력부
240: 카메라
250: 움직임 감지부
260: 정보 전달부
270: 바늘 삽입 장치

Claims (30)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력하고, 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 정보 출력부는
    상기 대상체의 호흡량을 상기 화면으로 표시하는 경우 상기 대상체의 호흡량을 그래프 형태로 표시하되, 상기 대상체의 호흡량에 대한 목표 범위의 영역(band)을 상기 그래프 상에 표시하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  5. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력하고, 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 정보 출력부는,
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간을 출력하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 호흡량 측정부는,
    상기 임피던스 측정부에서 측정 중인 임피던스의 기저선(baseline)이 변하는 경우 상기 기저선을 보정하는 기저선 보정부
    를 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 호흡량 측정부는,
    상기 측정된 임피던스로 상기 대상체의 호흡 주기를 산출하는 호흡주기 산출부
    를 포함하고,
    상기 호흡 주기를 통해 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  8. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 임피던스 측정부는,
    상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  9. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 임피던스 측정부는,
    상기 대상체의 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  10. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 임피던스 측정부는,
    상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극과 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  11. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 움직임 감지부
    를 더 포함하고,
    상기 정보 출력부는,
    상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 출력하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 움직임 감지부는,
    상기 대상체를 촬영하는 카메라의 영상을 이용하여 상기 대상체의 움직임을 감지하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  13. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치와 연동하여,
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 정보 전달부
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  14. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치; 및
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 정보 전달부
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 움직임 감지부
    를 더 포함하고,
    상기 정보 전달부는,
    상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  16. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 측정된 호흡량에 관한 정보 및 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위의 이동에 대한 정보는 상기 바늘을 포함하는 바늘 삽입 장치로 전달되는, 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  17. 대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 호흡량 측정부; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 정보 출력부
    를 포함하고,
    상기 측정된 호흡량에 관한 정보 및 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위의 이동에 대한 정보는 상기 바늘을 포함하는 바늘 삽입 장치로 전달되는, 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 시스템.
  18. 삭제
  19. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력하고, 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 출력하는 단계는
    상기 대상체의 호흡량을 상기 화면으로 표시하는 경우 상기 대상체의 호흡량을 그래프 형태로 표시하되, 상기 대상체의 호흡량에 대한 목표 범위의 영역(band)을 상기 그래프 상에 표시하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  20. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 음성 또는 화면 중 적어도 하나로 출력하고, 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계는,
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 도달하는 데에 예상되는 시간을 출력하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 대상체의 호흡량을 측정하는 단계는,
    상기 임피던스 측정부에서 측정 중인 임피던스의 기저선(baseline)이 변하는 경우 상기 기저선을 보정하는 단계
    를 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 대상체의 호흡량을 측정하는 단계는,
    상기 측정된 임피던스로 상기 대상체의 호흡 주기를 산출한 후, 상기 호흡 주기를 통해 상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지 여부를 판단하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  23. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상체의 호흡에 따른 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  24. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상체의 호흡에 따른 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 대상체의 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  25. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상체의 호흡에 따른 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 대상체의 길이 방향(longitudinal)으로 부착된 전극과 등배(dorsal-ventral) 방향으로 부착된 전극을 통해 상기 임피던스를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  26. 호흡량 측정 시스템에서 대상체의 호흡량을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체의 호흡에 따른 임피던스(impedance)를 측정하는 단계;
    상기 측정된 임피던스에 따라 상기 대상체의 호흡량(respiration volume)을 측정하는 단계; 및
    상기 대상체에 바늘을 삽입하는 시술 시에 이용 가능한 정보로서 상기 대상체의 호흡량을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 단계는,
    상기 대상체를 촬영하는 카메라의 영상을 이용하여 상기 대상체의 움직임을 감지하는 것
    을 특징으로 하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  28. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 호흡량 측정 시스템이 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치와 연동하고,
    상기 호흡량 측정 방법은,
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  29. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 호흡량 측정 시스템이 상기 대상체에 바늘을 삽입하는 바늘 삽입 장치를 포함하고,
    상기 호흡량 측정 방법은,
    상기 대상체의 호흡량이 목표 범위에 속하는지에 관한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 호흡량 측정 방법은,
    상기 대상체의 움직임을 감지하여 상기 바늘이 삽입될 타겟 부위가 움직인 이동 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 타겟 부위가 움직인 이동 거리에 대한 정보를 상기 바늘 삽입 장치로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 바늘 삽입형 시술을 위한 호흡량 측정 방법.
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